AMD Accelerated Processing Unit

AMD Accelerated Processing Unit (wcześniej jako AMD Fusion) – platforma procesorowa zaprojektowana wspólnie przez inżynierów AMD i dawnego ATI.

Historia

Projekt AMD Fusion rozpoczął się w 2006 roku w celu opracowania układu scalonego, który łączy procesor z kartą graficzną na jednej matrycy. AMD uczyniło kluczowy krok w kierunku realizacji takiej wizji, kiedy w 2006 r. nabyło producenta chipsetu graficznego ATI[1]. Projekt wymagał trzech wewnętrznych iteracji koncepcji Fusion, aby stworzyć produkt uznany za warty wydania[1]. Przyczyny opóźnienia projektu obejmują trudności techniczne związane z połączeniem procesora i karty graficznej na tej samej matrycy w technologii 45 nm oraz sprzeczne poglądy na temat roli procesora i karty graficznej w projekcie[2].

APU pierwszej generacji do komputerów stacjonarnych i laptopów o nazwie kodowej Llano ogłoszono 4 stycznia 2011 r. na wystawie CES w 2011 roku w Las Vegas, a wkrótce potem nastąpiło jej wydanie[3][4]. Platforma zawierała rdzenie procesora K10 i procesor graficzny Radeon z serii HD 6000 na tej samej matrycy w gnieździe FM1. APU dla urządzeń małej mocy ogłoszono jako platformę Brazos, opartą na mikroarchitekturze Bobcat i procesorze graficznym z serii Radeon HD 6000 na tej samej matrycy[5].

Na konferencji w styczniu 2012 r. Phil Rogers ogłosił, że AMD dokona Rebrandingu platformy Fusion na Heterogeneous System Architecture (HSA), stwierdzając: "pasowałoby, aby nazwa tej rozwijającej się architektury i platformy była reprezentatywna dla całej społeczności technicznej, która jest liderem w tym bardzo ważnym obszarze rozwoju technologii i programowania.”[6] Jednak później ujawniono, że AMD miało wytoczony proces o naruszenie znaku towarowego przez szwajcarską firmę Arctic, która używała nazwy „Fusion” dla linii produktów zasilających[7].

APU do komputerów stacjonarnych i laptopów drugiej generacji, o nazwie kodowej Trinity, zostało ogłoszone podczas Dnia Analityków Finansowych w 2010[8][9] i wydane w październiku 2012 r.[10] Ta platforma zawierała rdzenie procesorów Piledriver i rdzenie GPU z serii Radeon HD 7000 na gnieździe FM2[11]. AMD wydało nową APU w oparciu o mikroarchitekturę Piledriver 12 marca 2013 r. (dla laptopów i telefonów komórkowych) oraz 4 czerwca 2013 r. (dla komputerów stacjonarnych), a nazwa robocza brzmiała Richland[12]. APU drugiej generacji dla urządzeń o niskiej mocy, Brazos 2.0, używał dokładnie tego samego układu APU, ale działał z większą częstotliwością zegara i zmienił nazwę GPU na Radeon HD7000 i zastosował nowy układ kontrolera IO.

Układy półniestandardowe zostały wprowadzone w konsolach do gier Microsoft Xbox One i Sony PlayStation 4[13][14].

Trzecia generacja technologii została wydana 14 stycznia 2014 r., oferując lepszą integrację procesora z kartą graficzną. Wersja na komputery stacjonarne i laptopy nosi nazwę kodową Kaveri i została oparta na architekturze Steamroller, natomiast warianty małej mocy, o nazwie kodowej Kabini i Temash, bazują na architekturze Jaguar[15]. W listopadzie 2017 r. firma HP wydała Envy x360 z APU Ryzen 5 2500U, pierwszym APU czwartej generacji, z procesorem opartym na architekturze Zen i grafiką opartej na architekturze Vega[16].

Opis

W skład platformy wchodzą wielordzeniowe procesory przeznaczone do:

  • netbooków "Ontario", "Wichita"
  • subnotebooków "Zacate", "Krishna"
  • notebooków i desktopów "Llano", "Trinity".
  • desktopów "Bulldozer".

Łączą one w sobie tradycyjną architekturę mikroprocesora CPU oraz karty graficznej GPU w jednym układzie scalonym APU.

Mostek północny "Hudson M2" obsługuje pamięci DDR3 1600 MHz, USB 3.0, 4X PCIe, 6SATA z RAID i CIR.

Premiera miała miejsce 4 stycznia 2011 roku, nowa platforma zastąpiła starszą AMD Eagle.

Parametry techniczne

W tabeli przedstawiono parametry techniczne jednostek APU AMD.

Nazwa kodowaSerwerPodstawowyToronto
MicroKyoto
urządzenia stacjonarneMainstreamCarrizoBristol RidgeRaven RidgePicasso
EntryLlanoTrinityRichlandKaveri
PodstawowyKabini
urządzenia mobilnePerformanceRenoir
MainstreamLlanoTrinityRichlandKaveriCarrizoBristol RidgeRaven RidgePicasso
EntryDalí
PodstawowyDesna, Ontario, ZacateKabini, TemashBeema, MullinsCarrizo-LStoney Ridge
WbudowanyTrinityBald EagleMerlin Falcon,
Brown Falcon
Great Horned OwlOntario, ZacateKabiniSteppe Eagle, Crowned Eagle,
LX-Family
Prairie FalconBanded Kestrel
PlatformaWysoka, standardowa oraz niska mocNiska oraz ultraniska moc
Wydanysierpień 2011październik 2012czerwiec 2013styczeń 2014czerwiec 2015czerwiec 2016październik 2017styczeń 2019marzec 2020styczeń 2011Maj 2013Q2 2014Maj 2015luty 2016kwiecień 2019
mikroarchitektura CPUK10PiledriverSteamrollerExcavator"Excavator+"[17]ZenZen+Zen 2BobcatJaguarPumaPuma+[18]"Excavator+"Zen
Zestaw instrukcji GPUx86-64x86-64
Gniazdourządzenia stacjonarneHi-endN/AN/A
MainstreamN/AAM4
EntryFM1FM2FM2+[19]N/A
PodstawowyN/AN/AAM1N/A
InneFS1FS1+, FP2FP3FP4FP5FP6FT1FT3FT3bFP4FP5
Wersja PCI Express2.03.02.03.0
Technologia wykonania (nm)GF 32SHP
(HKMG SOI)
GF 28SHP
(HKMG bulk)
GF 14LPP
(FinFET bulk)
GF 12LP
(FinFET bulk)
TSMC N7
(FinFET bulk)
TSMC N40
(bulk)
TSMC N28
(HKMG bulk)
GF 28SHP
(HKMG bulk)
GF 14LPP
(FinFET bulk)
Powierzchnia matrycy (mm2)228246245245250210[20]15675 (+ 28 FCH)107?125
Minimalna wartość TDP (W)351712104.543.95106
Maksymalna wartość TDP (W)1009565541825
Maksymalna częstotliwość bazowa zegara APU (GHz)33.84.13.73.83.63.73.31.752.222.23.23.3
Maksymalna liczba APU na węzeł[21]11
Maksymalna liczba rdzeni Procesora na APU[22]48242
Maksymalna liczba wątków na rdzeń1212
struktura całkowita3+32+24+24+2+11+1+1+12+24+2
i386, i486, i586, CMOV, NOPL, i686, PAE, NX bit, CMPXCHG16B, AMD-V, RVI, ABM oraz 64-bit LAHF/SAHFTakTak
IOMMU[23]N/ATak
BMI1, AES-NI, CLMUL oraz F16CN/ATak
MOVBEN/ATak
AVIC, BMI2 and RDRANDN/ATak
ADX, SHA, RDSEED, SMAP, SMEP, XSAVEC, XSAVES, XRSTORS, CLFLUSHOPT oraz CLZERON/ATakN/ATak
WBNOINVD, CLWB, RDPID, RDPRU oraz MCOMMITN/ATakN/A
Ilość Koprocesorów na rdzeń10.5110.51
Liczba szyn na FPU22
Szerokość szyny FPU128-bit256-bit80-bit128-bit
zestaw instrukcji (poziom SIMD)SSE4aAVXAVX2SSSE3AVXAVX2
3DNow!3DNow!+N/AN/A
PREFETCH/PREFETCHWTakTak
FMA4, LWP, TBM oraz XOPN/ATakN/AN/ATakN/A
FMA3TakTak
Ilość L1 na rdzeń (KiB)64163232
Asocjatywność instrukcji L-1 cache2488
Liczba instrukcji na rdzeń (L-1)10.5110.51
Maksymalny rozmiar instrukcji APU (L-1) (KiB)2561281922566412896128
Asocjatywność instrukcji L-1 cache2348234
Ilość L-2 na rdzeń10.5110.51
Maksymalny całkowity rozmiar L-2 cache APU (MiB)424121
Asocjatywność L-2 cache168168
Całkowity rozmiar APU L-3 cache (MiB)N/A48N/A4
Asocjatywność APU L3 cache1616
Schemat L3 cacheVictimN/AVictimVictim
Obsługa DRAMDDR3-1866DDR3-2133DDR3-2133, DDR4-2400DDR4-2400DDR4-2933DDR4-3200, LPDDR4-4266DDR3L-1333DDR3L-1600DDR3L-1866DDR3-1866, DDR4-2400DDR4-2400
Maksymalna Ilość kanałów DRAM na APU212
Maksymalne pasmo przenoszenia danych DRAM (GB/s) na APU29.86634.13238.40046.93268.25610.66612.80014.93319.20038.400
Mikroarchitektura GPUTeraScale 2 (VLIW5)TeraScale 3 (VLIW4)GCN 2nd genGCN 3rd genGCN 5th gen[24]TeraScale 2 (VLIW5)GCN 2nd genGCN 3rd gen[24]GCN 5th gen
Zestaw instrukcji GPUzestaw instrukcji TeraScaleZestaw instrukcji GCNzestaw instrukcji TeraScaleZestaw instrukcji GCN
Maksymalna częstotliwość bazowa zegara APU (MHz)6008008448661108125014001750538600?8479001200
Maksymalna moc GPU (GFLOPS)[25]480614.4648.1886.71134.517601971.2179286???345.6460.8
Silnik 3D[26]Up to 400:20:8Up to 384:24:6Up to 512:32:8Up to 704:44:16[27]Up to 512:?:?80:8:4128:8:4Up to 192:?:?Up to 192:?:?
IOMMUv1IOMMUv2IOMMUv1?IOMMUv2
Dekoder VideoUVD 3.0UVD 4.2UVD 6.0VCN 1.0[28]UVD 3.0UVD 4.0UVD 4.2UVD 6.0UVD 6.3VCN 1.0
Koder VideoN/AVCE 1.0VCE 2.0VCE 3.1N/AVCE 2.0VCE 3.1
Technologia oszczędzania mocy GPUPowerPlayPowerTunePowerPlayPowerTune[29]
TrueAudioN/ATak[30]N/ATak
FreeSync1
2
1
2
HDCP[31]?1.41.4
2.2
?1.41.4
2.2
PlayReady[31][32][33]N/A3.0 not yetN/A3.0 not yet
Liczba obsługiwanych monitorów[34][35]2–32–433 (urządzenia stacjonarne)
4 (urządzenia mobilne, embedded)
4234
/drm/radeon[36][37][33]TakN/ATakN/A
/drm/amdgpu[36][38]N/ATak[39]TakN/ATak[39]Tak

Platformy APU

Jednostki APU AMD mają unikalną architekturę: mają moduły CPU AMD, pamięć podręczną i dyskretny procesor graficzny, wszystkie na tej samej matrycy przy użyciu tej samej magistrali. Ta architektura pozwala na użycie akceleratorów graficznych, takich jak OpenCL, ze zintegrowanym procesorem graficznym[40]. Celem jest stworzenie „w pełni zintegrowanego” APU, który według AMD ostatecznie będzie posiadał „heterogeniczne rdzenie” zdolne do automatycznego przetwarzania zarówno CPU, jak i GPU, w zależności od wymagań obciążenia[41]

Procesory graficzne oparte na architekturze TeraScale

Architektura K10 (2011): Llano

AMD A6-3650 (Llano)

APU pierwszej generacji, wydany w czerwcu 2011 roku, był używany zarówno na komputerach stacjonarnych, jak i laptopach. Został oparty na architekturze K10 i zbudowany w technologii 32 nm, obejmującej od dwóch do czterech rdzeni procesora o wartości TDP rzędu 65-100 W, oraz zintegrowaną grafikę opartą na serii Radeon HD6000 z obsługą DirectX 11, OpenGL 4.2 i OpenCL 1.2. Po porównaniu wydajności z podobnie wycenionym procesorem Intel Core i3-2105, Llano został skrytykowany za słabą wydajność procesora[47] lecz otrzymał chwały za lepszą wydajność GPU[48][49]. AMD zostało później skrytykowane zarezygnację z Socket FM1 po jednej generacji[50].

Architektura Bobcat (2011): Ontario, Zacate, Desna, Hondo

  • Procesor oparty na mikroarchitekturze Bobcat
  • GPU oparty na Evergreen/VLIW5 (oznaczony jako Radeon HD 6000 Series oraz Radeon HD 7000 Series)
  • Mostek północny[44][45]
  • Obsługa PCIe[44][45].
  • Kontroler pamięci DDR3 SDRAM[44][45] do arbitrażu między spójnymi i niespójnymi żądaniami pamięci[46]. Pamięć fizyczna jest podzielona między procesor graficzny (do 512 MB) i procesor (pozostała część)[46].
  • Unified Video Decoder (UVD)[44][45]

Platforma AMD Brazos została wprowadzona 4 stycznia 2011 r. i jest skierowana na rynki takich urządzeń jak: subnotebooki, netbooki i urządzenia o małej mocy[51] Zawiera 9-watową jednostkę APU AMD C-Series (nazwa kodowa: Ontario) dla netbooków i urządzeń o niskiej mocy, a także 18-watową jednostkę APU AMD E-Series (nazwa kodowa: Zacate) dla popularnych i cenionych notebooków, komputerów typu "All-in-one" i małych komputerów stacjonarnych. Oba APU mają jeden lub dwa rdzenie Bobcat x86 i procesor graficzny Radeon Evergreen Series z pełną obsługą DirectX11, DirectCompute i OpenCL, w tym akceleracją UVD3 dla wideo HD, w tym 1080p[51].

AMD rozszerzyło platformę Brazos w dniu 5 czerwca 2011 r., Wprowadzając 5,9-watową jednostkę APU AMD Z-Series (nazwa kodowa: Desna) zaprojektowaną na rynek tabletów[52]. Desna APU oparta jest na 9-watowej jednostce APU Ontario. Oszczędności energii uzyskano poprzez obniżenie napięcia procesora, karty graficznej i mostka północnego, zmniejszenie bezczynności zegarów procesora i karty graficznej oraz wprowadzenie sprzętowego trybu kontroli termicznej[52]. Wprowadzono również dwukierunkowy tryb AMD Turbo Core.

AMD ogłosiło platformę Brazos-T 9 października 2012 r. Składała się z 4,5-watowej jednostki APU AMD Z-Series (o nazwie kodowej Hondo) i z mostka południowego (FCH) ) A55T, zaprojektowanego z myślą o rynku tabletów[53][54]. Hondo APU to przeprojektowana APU Desna. AMD obniżyło zużycie energii poprzez optymalizację APU i FCH dla tabletów[55][56].

Platforma Deccan, w tym APU Krishna i Wichita, została anulowana w 2011 r. AMD pierwotnie planowało wydać je w drugiej połowie 2012 r.[57]

Linki zewnętrzne

Przypisy

  1. a b The rise and fall of AMD: A company on the ropes. 23 kwietnia 2013. (ang.).
  2. William Van Winkle: AMD Fusion: How It Started, Where It’s Going, And What It Means. 13 sierpnia 2012. (ang.).
  3. AMD: AMD Fusion APU Era Begins. 4 stycznia 2011. (ang.).
  4. Jon Stokes: AMD reveals Fusion CPU+GPU, to challenge Intel in laptops. Ars Technica, 8 lutego, 2010. [zarchiwizowane z tego adresu (10 lutego 2010)]. (ang.).
  5. A closer look at AMD's Brazos platform. (ang.).
  6. AMD ditches Fusion branding. (ang.).
  7. AMD targeted by Arctic over Fusion brand. (ang.).
  8. Cyril Kowaliski: AMD begins shipping Brazos, announces Bulldozer-based APUs. The Tech Report, 9 listopada 2010. (ang.).
  9. Rick Bergman: AMD 2010 Financial Analyst Day. Advanced Micro Devices, Inc., 9 listopada 2010. [zarchiwizowane z tego adresu (18 stycznia 2016)]. (ang.).
  10. AMD reveals its 2012-2013 roadmap, promises 28 nm chips across the board by 2013. Engadget, 2012-02-02. [dostęp 2020-01-03]. [zarchiwizowane z tego adresu (2019-03-02)]. (ang.).
  11. Adrian Kingsley-Hughes: Building an AMD 'Trinity' desktop PC - ZDNet. (ang.).
  12. AMD launches "Richland" A-Series APUs: slight speed bump, better power management - TechSpot, www.techspot.com [dostęp 2020-01-05] [zarchiwizowane z adresu 2013-07-19] (ang.).
  13. John Taylor: AMD and The Sony PS4. Allow Me To Elaborate.. 2013-02-21. [zarchiwizowane z tego adresu (2013-05-26)]. (ang.).
  14. XBox One Revealed. Wired, 2013-05-21. (ang.).
  15. Darren Murph: AMD announces Temash, Kabini, Richland, and Kaveri APUs at CES 2013 (video). (ang.).
  16. Jacob Ridley: AMD Raven Ridge - Ryzen Mobile release date, specs, and performance. 15 listopada 2017. [dostęp 2017-11-30]. (ang.).
  17. AMD Announces the 7th Generation APU: Excavator mk2 in Bristol Ridge and Stoney Ridge for Notebooks. 31 maja 2016. (ang.).
  18. AMD urządzenia mobilne "Carrizo" Family of APUs Designed to Deliver Significant Leap in Performance, Energy Efficiency in 2015. 20 listopada 2014. (ang.).
  19. modele APU: A8-7680, A6-7480. Modele CPU: Athlon X4 845.
  20. The mobile CPU Comparison Guide Rev. 13.0 Page 5 : AMD urządzenia mobilne CPU Full List. TechARP.com. [dostęp 2017-12-13].
  21. Komputer w tym wypadku jest pojedynczym węzłem.
  22. APU to połączenie CPU i GPU. Każdy z nich posiada rdzenie.
  23. Wymagana obsługa firmware'a
  24. a b AMD VEGA10 and VEGA11 GPUs spotted in OpenCL driver. VideoCardz.com. [dostęp 2017-06-06].
  25. Wydajność jest obliczana na podstawie bazowej (lub podwyższonej) częstotliwości taktowania rdzenia na podstawie operacji FMA.
  26. Zunifikowane modele modułów cieniujących, jednostki mapowania tekstur, jednostki renderujące
  27. Ian Cutress: Zen Cores and Vega: Ryzen APUs for AM4 – AMD Tech Day at CES: 2018 Roadmap Revealed, with Ryzen APUs, Zen+ on 12nm, Vega on 7nm. Anandtech, 1 lutego 2018. [dostęp 2018-02-07].
  28. Michael Larabel: Radeon VCN Encode Support Lands in Mesa 17.4 Git. Phoronix, 17 listopada 2017. [dostęp 2017-11-20].
  29. Tony Chen, Jason Greaves, AMD's Graphics Core Next (GCN) Architecture, [w:] AMD [online] [dostęp 2016-08-13].
  30. A technical look at AMD's Kaveri architecture. Semi Accurate. [dostęp 2014-07-06].
  31. a b Do odtwarzania chronionej zawartości wideo wymagana jest także obsługa karty, systemu operacyjnego, sterownika i aplikacji. Do tego potrzebny jest również kompatybilny wyświetlacz z technologią HDCP. HDCP jest obowiązkowy do odtwarzania niektórych formatów audio, co nakłada dodatkowe ograniczenia na konfigurację multimediów.
  32. DisplayPort supported by KMS driver mainlined into Linux kernel 2.6.33. 26 listopada 2009. (ang.).
  33. a b Radeon feature matrix. [w:] freedesktop.org [on-line]. [dostęp 2016-01-10].
  34. Aby zasilać więcej niż dwa monitory, dodatkowe panele muszą mieć natywną obsługę DisplayPort. Alternatywnie można zastosować przejściówki z DisplayPort na DVI / HDMI / VGA.
  35. How do I connect three or More Monitors to an AMD Radeon™ HD 5000, HD 6000, and HD 7000 Series Graphics Card?. AMD. (ang.).
  36. a b DRM (Direct Rendering Manager) jest składnikiem jądra Linuxa. Dane zawarte w tabeli dot. obsługi najnowjszej wersji
  37. David Airlie: DisplayPort supported by KMS driver mainlined into Linux kernel 2.6.33. 26 listopada 2009. [dostęp 2016-01-16].
  38. Alexander Deucher: XDC2015: AMDGPU. 16 września 2015. [dostęp 2016-01-16].
  39. a b Michel Dänzer: [ANNOUNCE xf86-video-amdgpu 1.2.0]. [w:] lists.x.org [on-line]. 17 listopada 2016.
  40. APU101_Final_Jan 2011.pdf. phx.corporate-ir.net. [zarchiwizowane z tego adresu (2014-12-28)].
  41. Anand Lal Shimpi: AMD Outlines HSA Roadmap: Unified Memory for CPU/GPU in 2013, HSA GPUs in 2014. AnandTech. (ang.).
  42. CPU w laptopach - mobilne procesory. Mobilne APU AMD, www.benchmark.pl [dostęp 2020-07-11] (pol.).
  43. AMD Llano core. Cpu-world.com, 2014-03-17. (ang.).
  44. a b c d e f g h The programmer's guide to the APU galaxy. (ang.).
  45. a b c d e f g h AMD Outlines HSA Roadmap: Unified Memory for CPU/GPU in 2013, HSA GPUs in 2014. (ang.).
  46. a b c d AMD Fusion Architecture and Llano. (ang.).
  47. Anand Lal Shimpi: The AMD A8-3850 Review: Llano on the Desktop. Anandtech, 30 czerwca 2011. (ang.).
  48. Conclusion - AMD A8-3850 Review: Llano Rocks Entry-Level Desktops. 30 czerwca 2011. (ang.).
  49. Anand Lal Shimpi: The AMD A8-3850 Review: Llano on the Desktop. AnandTech. (ang.).
  50. Anand Lal Shimpi: AMD A10-5800K & A8-5600K Review: Trinity on the Desktop, Part 1. AnandTech. (ang.).
  51. a b AMD: AMD Fusion APU Era Begins. 4 stycznia 2011. [dostęp 2013-08-24].
  52. a b Sorin Nita: AMD Releases More Details Regarding the Desna Tablet APU. 1 June 2011.
  53. AMD: New AMD Z-Series APU for Tablets Enables Immersive Experience for Upcoming Microsoft Windows 8 Platforms. 9 października 2013.
  54. Shvets, Anthony (10 października 2012). "AMD announces Z-60 APU for tablets".
  55. Joel Hruska: AMD's Hondo Z-Series APU To Challenge Intel's Atom In Windows 8 Tablet Market. 9 października 2012. [dostęp 2020-07-10]. [zarchiwizowane z tego adresu (23 września 2020)].
  56. Anton Shilov: AMD Introduces Its First Accelerated Processing Unit for Media Tablets. 9 października 2012. [zarchiwizowane z tego adresu (9 lutego 2013)].
  57. Charlie Demerjian: Exclusive: AMD kills Wichita and Krishna. SemiAccurate.

Media użyte na tej stronie

AMD Logo.svg
AMD corporate logo in use since 2013.
AMD A6-3650 (AD3650WNZ43GX)-top PNr°0359.jpg
Autor: D-Kuru, Licencja: CC BY-SA 3.0 at
Top view of an AMD A6-3650 (AD3650WNZ43GX) CPU